Невероятные «сжимающиеся» планеты могут быть недостающим звеном между мирами

Обнаружение нескольких экзопланет, которые, по-видимому, сжимаются, по-видимому, устраняет «недостающее звено» в планетарной эволюции.

Обнаружено, что четыре мини-Нептуна в непосредственной близости от своих звезд пропускают свои атмосферы со скоростью скорость, соответствующая возможной полной потере. Это говорит о том, что эти миры в конечном итоге сожмутся до планет земного типа размером примерно с Землю — и, более того, в этом виноваты их звезды.

Хотя ученые долгое время считали, что эти два типа экзопланет были связаны, путь, по которому мини-Нептуны потеряли свои атмосферы, был неизвестен.

В то время как другие механизмы могли все еще действовать, недавно идентифицированные сжимающиеся миры предполагают, что удаление посредством звездного излучения является ведущим. .

Галактика Млечный Путь — большое и разнообразное место, и на сегодняшний день было идентифицировано множество видов экзопланет, которые сильно отличаются от тех, что мы находим в нашей собственной Солнечной системе. Одним из них является мини-Нептун — самый распространенный тип мира, обнаруженный миссией «Кеплер», но заметно отсутствующий в нашем маленьком уголке галактики.

Это миры, которые массивнее Земли, и менее массивный, чем Нептун, но все же окутан плотной атмосферой, подобной Нептуну, состоящей из водорода и гелия. Интересно, что эти экзопланеты, кажется, не меньше, чем примерно в два раза больше радиуса Земли.

Суперземли — следующая категория, экзопланеты, которые в 1–1,5 раза больше радиуса Земли. Примерно между 1,5 и 2 радиусами Земли есть любопытная щель, в которой экзопланет крайне мало. Это известно как разрыв в радиусе малых планет.

Ученые считают, что этот разрыв существует потому, что при превышении определенного критического предела экзопланеты имеют достаточную массу, чтобы сохранить существенную первичную атмосферу, которая увеличивает их размер, помещая их в класс мини-нептунов. С другой стороны, суперземли не обладают достаточной массой и либо потеряли свои первичные атмосферы, либо никогда не имели их с самого начала.

Следующий вопрос заключается в том, возникли ли эти экзопланеты с первичными атмосферы, как они могли потеряться?

Одним из потенциальных путей, называемым потерей массы за счет ядра, является внутреннее тепло, возникающее в результате формирования планет, при котором гравитационная энергия связи преобразуется в тепло, которое выбрасывает первозданную атмосферу. Другой называется фотоиспарением, при котором интенсивное рентгеновское и ультрафиолетовое излучение молодой звезды разрушает атмосферу экзопланеты.

Определение того, какой из этих сценариев ведет к превращению мини-Нептунов в суперземли, требует наблюдения. утечка экзопланет и определение скорости, с которой они теряют массу.

Это возвращает нас к новой статье группы исследователей под руководством астронома Майкла Чжана из Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт). Они использовали спектроскопию для изучения атмосферы четырех молодых мини-Нептунов, вращающихся вокруг оранжевых карликов, чтобы определить скорость, с которой эти экзопланеты выделяют гелий в космос.

Эти четыре мини-Нептуна включают один, называемый TOI. 560b, который имеет радиус в 2,8 раза больше земного, анализ которого был опубликован Чжаном и его коллегами ранее в этом году.

Остальные три новые: TOI 1430.01, в 2,1 раза больше Земли. ; TOI 1683.01, в 2,3 раза больше Земли; и TOI 2076b, в 2,52 раза больше Земли.

У всех четырех планет были значительные выбросы гелия, как обнаружила команда, со скоростью, совместимой с фотоиспарением, а не с потерей массы за счет ядра. Кроме того, эта скорость потери достаточна, чтобы лишить атмосферы этих экзопланет всего за несколько сотен миллионов лет, как обнаружила команда, — это довольно короткий промежуток времени в космическом контексте.

Команда говорит, что их результаты показывают, что большинство мини-нептунов, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу, вероятно, превращаются в суперземли и делают это посредством фотоиспарения.

«Мы пришли к выводу, что многие, если не все, эти планеты потеряют свои богатые водородом оболочки и стать суперземлями», — пишут Чжан и его коллеги в своей статье, которая ожидает экспертной оценки.

«Наши результаты показывают, что большинство мини-Нептунов, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу, имеют первичную атмосферу, и что фотоиспарение является эффективным механизма для удаления этих атмосфер и превращения этих планет в суперземли.»